DE3536731C2

DE3536731C2 -

Info

Publication number: DE3536731C2
Application number: DE19853536731
Authority: DE
Inventors: Detlev Dipl.-Ing. 6742 Hayna De Knauer; Ulrich Dipl.-Ing. 6729 Hagenbach De Woelfel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-10-15
Filing date: 1985-10-15
Publication date: 1993-03-18
Also published as: DE3536731A1

Description

Die Erfindung betrifft ein steuerbares Tiefpaßfilter mit einem Integrierglied.The invention relates to a controllable low-pass filter an integrator.

Vor allem in Geräten der Meß-, Steuer- und Regeltechnik werden Eingabebaugruppen verwendet, die eine große Anzahl von Eingabekanälen aufweisen, in denen die Eingangssignale jeweils zum Unterdrücken von höherfrequenten Störsignalen über ein Tiefpaßfilter geführt sind. Häufig ist es er wünscht, daß die Zeitkonstante der Tiefpaßfilter frei ge wählt oder eingestellt werden kann. Es ist zwar möglich, den Widerstand eines RC-Tiefpasses aufzuteilen und die Teilwiderstände wahlweise zu überbrücken. Dies bedeutet jedoch einen großen Aufwand.Especially in devices for measurement, control and regulation technology input modules are used that have a large number of input channels in which the input signals each to suppress higher-frequency interference signals are passed through a low-pass filter. It is often him wishes the time constant of the low-pass filter to be free can be selected or set. It is possible to split the resistance of an RC low pass and the Optionally to bridge partial resistors. this means however, a lot of effort.

Aus der DE 27 40 567 A1 ist ein fernsteuerbares Dämpfungs glied bekannt, in dessen Signalweg ein Umschalter liegt, der in der einen Stellung das Eingangssignal und in der anderen Nullpotential auf den Ausgang schaltet. Zwischen diesen beiden Schaltstellungen wird er mit einer im Ver gleich zur Signalfrequenz hohen Frequenz von Steuerim pulsen umgeschaltet, deren Puls-/Pausenverhältnis ent sprechend dem gewünschten Dämpfungsgrad eingestellt ist. Die Ausgangssignale des Schalters sind über einen Tief paß geführt. From DE 27 40 567 A1 is a remotely controllable damping known member in whose signal path is a switch, the input signal in one position and switches another zero potential to the output. Between these two switch positions he is with one in the ver equal to the signal frequency high frequency from Steuerim pulse switched, whose pulse / pause ratio ent is set according to the desired degree of damping. The output signals from the switch are over a low pass led.

In der DE 31 42 009 A1 ist beschrieben, ein elektronisches Filter mit einem oder mehreren Schaltern zu versehen. Durch Verändern des Tastverhältnisses des den Schalter steuernden Signals kann die effektive Zeitkonstnte des Filters eingestellt werden.DE 31 42 009 A1 describes an electronic To provide filters with one or more switches. By changing the duty cycle of the switch controlling signal can the effective time constant of Filters can be set.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein steuerbares Tiefpaßfilter für binäre Signale zu schaffen.The present invention is based on the object to create controllable low-pass filter for binary signals.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Schaltungsmaßnahmen gelöst.This task is carried out in the characteristic part of the Claim 1 specified circuit measures solved.

Schwebungen im Ausgangssignal des neuen Filters sind dadurch vermieden, daß die Frequenz der Steuerimpulse größer als die mit dem Tiefpaßfilter zu unterdrückenden Störsignale ist. Mit dem zweiten Integrierglied werden die höherfrequenten Störsignale unterdrückt.This results in beats in the output signal of the new filter avoided making the frequency of the control pulses greater than the interference signals to be suppressed with the low-pass filter is. With the second integrator suppresses higher-frequency interference signals.

Anhand der Zeichnung, in der das Schaltbild eines Ausfüh rungsbeispiels dargestellt ist, werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ausgestaltungen näher beschrieben und erläutert.Using the drawing, in which the circuit diagram of a version tion example is shown below Invention and other advantages and refinements described and explained in more detail.

Mit E1, E2 . . . En sind Eingänge für binäre Eingangssi gnale eines Automatisierungsgerätes bezeichnet, die zur Unterdrückung von überlagerten Störsignalen über je ein Tiefpaßfilter TPF1, TPF2 . . . TPFn geleitet sind. Diese bestehen jeweils aus einem Schutzwiderstand RS, einem Schalter S und einem Integrierglied R, C. Die Eingangs kapazität des Schalters ist mit CS bezeichnet; sie bildet zusammen mit dem Schutzwiderstand RS ein zweites Inte grierglied, dessen Zeitkonstante mit einem der Schalt kapazität CS parallelgeschalteten Kondensator vergrößert werden kann.With E 1 , E 2 . . . En are inputs for binary input signals of an automation device that are used to suppress superimposed interference signals via a low-pass filter TPF 1 , TPF 2 . . . TPFn are headed. These each consist of a protective resistor RS, a switch S and an integrator R, C. The input capacitance of the switch is designated CS; together with the protective resistor RS, it forms a second integrating element, the time constant of which can be increased with a capacitor CS connected in parallel with the switching capacitance.

Die Steuereingänge der Schalter S sind parallel an einen Steuersignalgeber STG angeschlossen. Dieser enthält einen Zähler Z, der zyklisch die Impulse eines Taktgebers TG aufsummiert und dessen jeweiliger Stand von einem Ver gleicher VGL mit dem Inhalt eines Registers REG vergli chen wird. Der Vergleicher VGL gibt ein die Schalter S schließendes Steuersignal ab, wenn der Zählerstand größer als der Registerinhalt ist. Das Puls-/Pausenverhältnis der Steuersignale für die Schalter S ist somit frei wähl bar, indem in das Register REG ein zwischen dem Wert 1 und dem maximalen Zählerstand liegender Wert eingetragen wird. Die wirksame Zeitkonstante des Integriergliedes RC wird um den Faktor T/Te verlängert, wobei T die Perioden dauer der Steuerimpulse und Te die Dauer der Schließphase des Schalters S ist. Sie ist also durch Verändern des Puls-/Pausenverhältnisses in weiten Grenzen einstellbar.The control inputs of the switches S are parallel to one Control signal transmitter STG connected. This contains one Counter Z, cyclically the pulses of a clock generator TG summed up and its respective status from a ver same VGL with the content of a register REG compare will. The comparator VGL enters the switches S. closing control signal when the counter reading is greater than the register content is. The pulse / pause ratio the control signals for the switches S are thus freely selectable bar by entering a value between 1 and the maximum counter value becomes. The effective time constant of the integrator RC is extended by the factor T / Te, where T is the periods duration of the control impulses and Te the duration of the closing phase of the switch S. So it is by changing the Pulse / pause ratio adjustable within wide limits.

Die Frequenz der Steuerimpulse ist gleich der durch den maximalen Zählerstand dividierten Frequenz des Takt gebers TG und ist groß im Vergleich zur Grenzfrequenz des Integriergliedes RC. Sie sollte auch höher als die Fre quenz der zu erwartenden Störsignale sein. Da der Schutz widerstand RS und die Eingangskapazität CS des Schalters S einen zweiten Tiefpaß bilden, braucht jedoch die Frequenz der Steuerimpulse nur etwas höher zu sein als die Grenz frequenz dieses zweiten Tiefpasses. Beträgt z. B. die Schalterkapazität CS 10 pF und der Schutzwiderstand RS 680 kOhm, dann ist die Zeitkonstante des Eingangsfilters 6,8 µsec, und es kann für die Steuerimpulse eine Frequenz von 2 MHz gewählt werden. Soll die Zeitkonstante des Tiefpasses in sieben gleichen Stufen umschaltbar sein, dann beträgt die Frequenz des Taktgebers TG 16 MHz.The frequency of the control pulses is equal to that of the maximum count divided frequency of the clock encoder TG and is large compared to the cutoff frequency of the Integrator RC. It should also be higher than the Fre the expected interference signals. Because the protection resistance RS and the input capacitance CS of the switch S form a second low-pass filter, but needs frequency the control impulses are only slightly higher than the limit frequency of this second low pass. For example, B. the Switch capacitance CS 10 pF and the protective resistor RS 680 kOhm, then the time constant of the input filter 6.8 µsec, and there can be a frequency for the control pulses of 2 MHz can be selected. Should the time constant of Low pass can be switched in seven equal steps, then the frequency of the clock generator TG is 16 MHz.

Im Ausführungsbeispiel sind die den Eingängen E1, E2 . . . En zugeführten Nutzsignale binäre Signale. Da deren Flanken von den Tiefpaßfiltern TPF1, TPF2 . . . TPFn abge flacht werden, sind diesen zur Impulsformung Schwellwert stufen SW1, SW2 . . . SWn nachgeschaltet, von deren Ausgän gen die gefilterten binären Signale abgenommen werden.In the exemplary embodiment, these are the inputs E 1 , E 2 . . . Binary signals in the supplied useful signals. Since their edges from the low-pass filters TPF 1 , TPF 2 . . . TPFn are flattened, these are threshold levels SW 1 , SW 2 for pulse formation. . . SWn downstream, from whose outputs the filtered binary signals are taken.

Claims

1. Controllable low-pass filter with a switch (S) located in the signal path, which is periodically opened and closed with control pulses with a selectable pulse / pause ratio, characterized thereby,

that a first integrating element (R, C) is arranged in the signal path after the switch (S), the time constant of which is large compared to the period of the control pulses,
that the switch (S) is preceded by a second integrating element (RS, CS), the time constant of which is greater than the period of the control pulses,
- That the first integrator a threshold level (SW 1 , SW 2 ). . . is connected downstream and
- That the period of the control pulses is small compared to the period of interference signals to be suppressed.

2. Controllable low-pass filter according to claim 1, characterized characterized in that the capacitor (CS) of the second integrator the input capacitance of the switch (S is.